Модуль 3. Квантова теорія молекул і твердого тіла

1. Що служить обґрунтуванням адіабатичного наближення в теорії молекул?

A. Більша маса молекул порівняно з масою атомів

B. Значно менша маса електронів порівняно з масою ядер

C. Значно менші розміри ядер порівно з розмірами атомів

D. Значно більші розміри ядер порівно з розмірами електронів

2. В чому суть адіабатичного наближення в теорії молекул?

A. Нехтування у першому наближенні рухом ядер

B. Нехтування у першому наближенні розмірами ядер

C. Нехтування у першому наближенні розмірами електронів

D. Нехтування у першому наближенні спіном електронів

3. Яким є 1-й етап адіабатичного наближення в квантовій теорії молекул?

A. Дослідження коливального руху ядер

B. Дослідження обертального руху ядер

C. Дослідження руху ядер на фоні нерухомих електронів

D. Дослідження руху електронів на фоні нерухомих ядер

4. Яким є 2-й етап адіабатичного наближення в теорії молекул?

A. Розв’язання рівняння Шредінгера для електронної підсистеми при заданому положенні ядер

B. Розв’язання рівняння Шредінгера для електронної підсистеми при заданому спіні ядер

C. Розв’язання рівняння Шредінгера для ядерної підсистеми при заданому повному спіні електронів

D. Розв’язання рівняння Шредінгера для ядерної підсистеми при заданому електронному стані молекули

5. Як представляється координатна хвильова функція електронів у молекулі водню при рівному нулю спіні?

A. ; В. ; С.

6. Як представляється координатна хвильова функція електронів у молекулі водню при спіні, рівному 1?

A. ; В. ; С.

7. Відмітьте вираз для енергії молекули водню у 1-му наближенні теорії збурень.

A. ; В. ; С. ; D. .

8. Яка величина визначає енергію кулонівської взаємодії в молекулі водню?

A. ; В. ;

С. ; D. .

9. Яка величина визначає обмінну енергію в молекулі водню?

A. ; В. ;

С. ; D. .

10. Яке походження обмінної взаємодії між електронами?

A. Вона обумовлена тотожністю електронів

B. Вона обумовлена обміном електронами між атомами

C. Вона обумовлена взаємодією електронів з ядрами

D. Вона обумовлена взаємодією між електронами

11. Яка роль спінів в утворенні молекул?

A. Стійкий хімічний зв'язок утворюють пари валентних електронів з паралельними спінами

B. Стійкий хімічний зв'язок утворюють пари валентних електронів з антипаралельними спінами

C. Стійкий хімічний зв'язок утворюють пари валентних електронів з ортогональними спінами

D. Спіни електронів не впливають на утворення молекул

12. Яка природа гетерополярного зв’язку молекул?

A. Гетерополярний зв’язок утворюють пари валентних електронів з паралельними спінами

B. Гетерополярний зв’язок утворюють пари валентних електронів з антипаралельними спінами

C. Гетерополярний зв’язок обумовлений зміщенням електронної пари до одного із атомів і наступною взаємодією утворених іонів.

D. При гетерополярному зв’язку валентні електрони атомів делокалізуються і починають взаємодіяти з атомними остовами усього тіла.

13. Відмітьте взаємодію, що не враховується в рамках теорії Борна і Зомерфельда гетерополярного зв’язку

A. Енергія кулонівської взаємодії іонів

B. Енергія, затрачена на утворення іонів

C. Обмінна енергія

D. Енергія взаємодії диполів між собою та іонами

14. Яка, з точки зору квантової теорії, головна причина існування сил відштовхування атомів у молекулі?

A. Кулонівське відштовхування однойменно заряджених ядер

B. Кулонівське відштовхування однойменно заряджених електронів

C. Обмінна взаємодія

D. Дія принципу Паулі

15. Як сили Ван дер Ваальса залежать від відстані?

A. ; В. ; С. ; D. ;

16. Відмітьте з перерахованих ефектів ті, в яких відіграють важливу роль сили Ван дер Ваальса

A. забезпечують ковалентний зв'язок молекул

B. обумовлюють зчеплення двох макроскопічних кусків речовини при їх зближенні на малі відстані

C. відповідають за фізичну абсорбцію молекул на поверхні твердих тіл

D. обумовлюють відхилення властивостей реальних газів від ідеальних

17. Відмітьте з перерахованих тільки ті взаємодії, які дають вклад у силу Ван дер Ваальса

A. орієнтаційна

B. поляризаційна

C. кулонівська

D. дисперсійна

18. Яка природа орієнтаційних сил взаємодії молекул?

A. обумовлена намаганням два диполі звести до стану з мінімальною потенціальною енергією, вистроївши їх в одну лінію

B. обумовлена поляризацією одного атома іншим

C. обумовлена взаємодією миттєвих електричних диполів, що виникають у молекулах внаслідок обертального руху атомів

D. обумовлена тенденцією валентних електронів з різними орієнтаціями спінів до об'єднання

19. Яка природа індукційних сил взаємодії молекул?

A. обумовлена намаганням два диполі звести до стану з мінімальною потенціальною енергією, вистроївши їх в одну лінію

B. обумовлена поляризацією одного атома іншим

C. обумовлена взаємодією миттєвих електричних диполів, що виникають у молекулах внаслідок обертального руху атомів

D. обумовлена тенденцією валентних електронів з різними орієнтаціями спінів до об'єднання

20. Яка природа дисперсійних сил взаємодії молекул?

A. обумовлена намаганням два диполі звести до стану з мінімальною потенціальною енергією, вистроївши їх в одну лінію

B. обумовлена поляризацією одного атома іншим

C. обумовлена взаємодією миттєвих електричних диполів, що виникають у молекулах внаслідок обертального руху атомів

D. обумовлена тенденцією валентних електронів з різними орієнтаціями спінів до об'єднання

21. Чому ортоводень зустрічається в природі тричі частіше, ніж параводень?

A. ортоводень має втричі більшу масу

B. ортоводень має втричі меншу масу

C. ортоводень має втричі більше можливих проекцій повного спіну електронів

D. ортоводень має втричі більше можливих проекцій повного спіну ядер

22. Перерахуйте складові повної внутрішньої енергії молекул

A. магнітна; В. електронна; С. електрична; D. коливальна; Е. обертальна; F. поступальна

23. Відмітьте вірне співвідношення між складовими повної енергії молекул

A. ; В. ; С. ; D.

24. Що обумовлює смугастий характер спектру молекул?

A. переходи між близько розташованими вібраційно-ротаційними рівнями енергій

B. переходи між сусідніми електронними рівнями енергій

C. розщеплення спектральних ліній в магнітному полі

D. спін-орбітальна взаємодія

25. Чому смуги спектру випромінювання молекули мають різні інтенсивності?

A. через залежність енергії випромінювання від квантових чисел

B. через залежність енергії молекули від мас складових атомів

C. через різні ймовірності переходів між рівнями

D. через залежність енергії випромінювання від частоти

26. Якою умовою визначається рівноважна конфігурація ядер?

A. мінімумом кінетичної енергії ядер

B. мінімумом електронної енергії

C. максимумом електронної енергії

D. максимумом густини електронної хмарини

27. Відмітьте прийняті в класифікації молекул види їх рівноважної конфігурації

A. сферичні; В. лінійні; С. квадратні; D. плоскі; E. кубічні; F.неплоскі

28. Що називають віссю симетрії молекули n-го порядку?

A. пряма, при повороті навколо якої на кут 2π/п система переходить сама в себе

B. площина, при дзеркальному відбитті від якої система переходить сама в себе

C. точка, при повороті навколо якої на кут 2π/п система переходить сама в себе

29. Чим визначається міцність молекулярних зв’язків?

A. величиною перекриття електронних хмарин внутрішніх електронів об’єднуваних атомів

B. величиною перекриття електронних хмарин зовнішніх електронів об’єднуваних атомів

C. величиною зарядів ядер об’єднуваних атомів

D. величиною сил Ван дер Ваальса між об’єднуваними атомами

30. Що називають трансляційною інваріантністю кристала?

A. тип симетрії, при якій кристал накладається сам на себе при повороті на певний кут

B. тип симетрії, при якій кристал накладається сам на себе при дзеркальному відбитті від деякої площини

C. тип симетрії, при якій кристал накладається сам на себе при зсуві на певний вектор

31. В чому полягає дія оператора трансляції?

A. Його дія на хвильову функцію полягає у зсуві координат на період ґратки

B. Його дія на хвильову функцію полягає у зсуві координат в центр елементарної комірки

C. Його дія на хвильову функцію полягає у перетворенні координат, що відповідають повороту ґратки на певний кут

D. Його дія полягає у множенні хвильової функції на довільну сталу

32. Як представляються функції Блоха електрона у кристалі?

A. ; В. ; С. ; D. .

33. Що називають зоною Бріллюена?

A. одинична комірка, повторенням якої на вектор ґратки можна отримати весь кристал

B. найменший об'єм кристала в формі паралелепіпеда, трансляцією якого можна відтворити весь кристал

C. характерна для даного типу кристалічної ґратки область оберненого простору, яка повністю зберігає симетрію оберненої ґратки кристалу

34. Що розуміють під зонною структурою енергетичного спектру електрона в кристалі?

A. Енергетичний спектр електрона в кристалі складається з набору близько розташованих дискретних рівнів

B. Енергетичний спектр електрона в кристалі складається з набору близько розташованих ротаційно-вібраційних рівнів

C. Енергетичний спектр електрона в кристалі складається з валентної зони і зони провідності

D. Енергетичний спектр електрона в кристалі складається з областей дозволених і заборонених значень енергії

Модуль 4. Релятивістська квантова теорія

1. Відмітьте фізичні причини об’єднання спеціальної теорії відносності і квантової механіки?

A. Необхідність квантового опису руху частинки з великими швидкостями

B. Необхідність квантового опису рівноважного теплового випромінювання

C. Необхідність залучення релятивістських уявлень до опису процесів випромінювання і поглинання світла

D. Необхідність залучення релятивістських уявлень до опису стану атома у електричному і магнітному полях

2. Який критерій визначення релятивістської області у фізиці елементарних частинок?

A. ; В. ; С. ; D.

3. Якою умовою визначається мінімальна область локалізації мікрочастинки з енергією Е?

A. ; В. ; С. ; D.

4. Відмітьте рівняння Клейна-Гордона-Фока.

A. ; В. ; С. ; D.

5. Які проблеми в інтерпретації поняття „густини ймовірності” в теорії Клейна-Гордона-Фока?

A. може приймати від’ємні значення

B. може приймати нескінчені значення

C. залежить від часу

D. залежить від координат

6. Як інтерпретується розв’язок рівняння Клейна-Гордона-Фока для вільної частинки з від’ємною енергією?

A. Відповідає частинці зі спіном 0

B. Відповідає частинці зі спіном ½

C. Відповідає античастинці зі спіном 0

D. Відповідає частинці з від'ємною енергією

7. Як інтерпретується „хвильова функція” в теорії Клейна-Гордона-Фока?

A. Як хвильове поле, збудженими станами (квантами) якого є частинки і античастинки з напівцілим спіном.

B. Як хвильове поле, збудженими станами (квантами) якого є частинки і античастинки з цілим спіном.

C. Як амплітуди ймовірності виявити частинку з напівцілим спіном у певній області простору

D. Як амплітуди ймовірності виявити частинку з цілим спіном у певній області простору

8. Відмітьте вихідні вимоги, використані при побудові рівняння Дірака

A. релятивістська інваріантність;

B. містити тільки перші похідні по координатам і часу

C. містити тільки другі похідні по координатам і часу

D. мати форму нестаціонарного рівняння Шредінгера

9. Відмітьте рівняння Дірака.

A. ; В. ; С. ; D.

10. Що являє собою „хвильова функція” в теорії Дірака?

A. 4–компонентна функція у вигляді матриці – стовпчика

B. Тривимірне векторне хвильове поле

C. 4-вимірне векторне хвильове поле

D. скалярна функція координат і часу

11. Які проблеми в інтерпретації поняття „густини ймовірності” в теорії Дірака?

A. може приймати від’ємні значення

B. може приймати нескінчені значення

C. залежить від координат і часу

D. складається з 4-х доданків

12. Як інтерпретується розв’язок рівняння Дірака для вільної частинки?

A. Як хвильове поле, збудженими станами (квантами) якого є частинки і античастинки з цілим спіном.

B. Як хвильове поле, збудженими станами (квантами) якого є частинки і античастинки з півцілим спіном.

C. Як амплітуди ймовірності виявити частинку з напівцілим спіном у певній області простору

D. Як амплітуди ймовірності виявити частинку з цілим спіном у певній області простору

13. Відмітьте фізичні причини об’єднання квантової механіки і електродинаміки?

A. Необхідність квантового опису процесів народження або знищення частинок

B. Необхідність квантового опису руху заряджених частинок

C. Необхідність залучення квантових уявлень до опису процесів випромінювання і поглинання ЕМХ

D. Необхідність залучення релятивістських уявлень до опису стану атома у електричному і магнітному полях

14. Як у квантовій теорії поля трактується вакуумний стан?

A. стан, який відповідає відсутності матерії

B. стан з мінімальною енергією системи

C. стан, який відповідає відсутності будь-яких частинок

D. стан з нульовою енергією системи

15. Як в квантовій теорії поля визначається оператор знищення частинки?

A. ; В. ; С. ; D.

16. Як в квантовій теорії поля визначається оператор народження частинки?

A. ; В. ; С. ; D.

17. Як в квантовій теорії поля визначається вакуумний стан?

A. ; В. ; С. ; D.

18. Як в квантовій теорії поля визначається оператор числа частинок?

A. ; В. ; С. ; D.

19. Як зображуються вільні частинки на діаграмах Фейнмана?

A. лініями з одним вільним кінцем

B. лініями без вільних кінців

C. вузлами

D. хвилястими лініями

20. Що розуміють під віртуальними частинками у квантовій теорії поля?

A. частинки, з нульовою масою

B. частинки, що мають нульову швидкість

C. частинки, що рухаються з релятивістськими швидкостями

D. частинки, час існування яких обмежений співвідношенням невизначеностей Гейзенберга

21. Яке твердження суперечить електронейтральності електромагнітного струму?

A. фотон є незарядженою частинкою

B. для 4-струму не виконується перше правило Кірхгофа

C. алгебраїчна сума зарядів, що вносяться у будь-яку вершину діаграми Фейнмана і що виносяться з неї, дорівнює нулю

D. у всіх процесах з участю електромагнітного поля виконується закон збереження електричного заряду

22. Яка величина є параметром електромагнітної взаємодії?

A. стала тонкої структури

B. гамільтоніан взаємодії

C. густина енергії ЕМП

D. гамільтоніан вільної частинки

23. Що розуміють під явищем поляризації вакууму?

A. вплив вакууму на елементарних поширення частинок

B. взаємодія елементарних частинок з вакуумом

C. сукупність віртуальних процесів народження і анігіляції пар частинок у вакуумі

D. сукупність реальних процесів народження і анігіляції пар частинок у вакуумі

24. Як відбувається екранування заряду електрона вакуумом?

A. Навколо електрона у вакуумі народжуються віртуальні позитрони, які, притягуючись до електрона, екранують його заряд

B. Навколо електрона у вакуумі народжуються віртуальні електрони, які, відштовхуючись від електрона, екранують заряд

C. Електрон, поляризуючи вакуум, притягує до себе віртуальні позитрони і відштовхує віртуальні електрони, що приводить до екранування заряду електрона

D. Навколо електрона у вакуумі народжуються віртуальні фотони, які екранують заряд

25. Які процеси у вакуумі впливають на масу електрона?

A. Взаємодія електрона з зовнішнім електромагнітним полем

B. Взаємодія електрона з віртуальними частинками у вакуумі

C. Поширення електрона у вакуумі

D. Зіткнення електронів між собою

26. В чому суть явища аномального магнітного моменту електрона?

A. магнітний момент електрона приймає аномальне значення

B. магнітний момент електрона відрізняється від магнетону Бора через його взаємодію з електромагнітним полем

C. магнітний момент електрона відрізняється від магнетону Бора через його взаємодію з ядром

D. магнітний момент електрона відрізняється від магнетону Бора через його взаємодію з вакуумом

27. Відмітьте діаграми Фейнмана, що враховуються при обчисленні аномального магнітного моменту електрона?

A.

28. В чому суть лембівського зсуву рівнів?

A. зміна енергії квантових станів атомів завдяки взаємодії електронів з віртуальними фотонами вакууму

B. зміна енергії квантових станів атомів завдяки взаємодії електронів з зовнішнім електричним полем

C. зміна енергії квантових станів атомів завдяки взаємодії електронів з зовнішнім магнітним полем

D. зміна енергії квантових станів атомів завдяки взаємодії електронів між собою

29. Що називають ефектом Хокінга?

A. екранування електричного заряду у вакуумі

B. випаровування «чорних» дір

C. розсіяння світла на світлі

D. анігіляція пари частинка-античастинка

30. Відмітьте область використання нерелятивістської квантової механіки.

A. Гравітаційна теорія при високих швидкостях і сильних полях тяжіння

B. Фізика мікросвіту при не дуже швидких рухах і відсутності гравітаційного поля

C. Фізика мікросвіту при релятивістських швидкостях та узагальнення механіки і електродинаміки на область квантових явищ.

D. Фізика квантових гравітаційних процесів

31. Дайте коротку характеристику квантової теорії поля.

A. Гравітаційна теорія при високих швидкостях і сильних полях тяжіння

B. Фізика мікросвіту при не дуже швидких рухах і відсутності гравітаційного поля

C. Фізика мікросвіту при релятивістських швидкостях та узагальнення механіки і електродинаміки на область квантових явищ.

D. Фізика квантових гравітаційних процесів

32. Дайте коротку характеристику загальної фізичної теорії.

A. Гравітаційна теорія при високих швидкостях і сильних полях тяжіння

B. Фізика мікросвіту при не дуже швидких рухах і відсутності гравітаційного поля

C. Фізика мікросвіту при релятивістських швидкостях та узагальнення механіки і електродинаміки на область квантових явищ.

D. Фізика квантових гравітаційних процесів